一种生物降解母料及含有该生物降解母料的生物降解BOPP薄膜

摘要

本发明提供一种生物降解母料及含有该生物降解母料的生物降解BOPP薄膜，其中一种生物降解母料，是由C16-20脂肪酸铈盐、C16-20脂肪酸钴盐、纳米TiO

说明书

技术领域

     本发明涉及高分子技术领域，具体地涉及一种生物降解母料及含有该生物降解母料的生物降解BOPP薄膜。

 

背景技术

目前，生物降解塑料研究开发主要是以淀粉基生物降解塑料为主，主要产品为在聚烯烃或聚苯乙烯中添加或共混淀粉制品。但这种淀粉/塑料共混物达不到真正的完全生物降解，只是将聚合物分解成碎片，仍然对环境产生较大的影响。淀粉降解薄膜一般都采用吹膜工艺而不采用双向拉伸工艺生产，因此薄膜强度低且厚度均匀性差。另外由于薄膜中淀粉含量通常在20%~30%，大大降低了薄膜的透明度和光泽度；同时因淀粉和塑料的相容性差，必须加入大量的增塑剂，因而不能和食品接触。

也有用聚乳酸(PLA)或PLA/PBAT制成生物降解塑料，但聚乳酸在高温下加工易发生热降解且其冲击强度低，降低了薄膜制品的性能；另外，聚乳酸的原料与加工成本高，不能利用现有的加工设备和加工工艺进行加工。PLA熔体粘度太稀，导电性不如聚酯，采用双向拉伸工艺时不能采用现有成熟的气刀贴附和静电贴附，铸片贴附困难。另PLA等热塑性生物降解塑料亲水性强，原料很难干燥彻底，挤出时熔体极易出现起泡，采用双向拉伸工艺破膜率较高，薄膜表面的光洁度低于普通的BOPP薄膜和BOPET薄膜

发明内容

本发明的目的提供一种生物降解母料及含有该生物降解母料的生物降解BOPP薄膜，使薄膜能彻底降解且强度、透明性能优。

为实现上述目的本发明采取了以下技术方案：

一种生物降解母料，是由下述组份按质量百分比制备而成： 

C16-20脂肪酸铈盐   0.08-0.09%（800-900ppm）

C16-20脂肪酸钴盐   0.03-0.045%（300-450ppm）

纳米TiO₂            0.1-0.15%（1000-1500ppm）

多羟基链烷酸酯      2-3%

天然植物纤维素      30-35%

聚丙烯              62-68%。

进一步，所述多羟基链烷酸酯是指聚（3-羟基丁酸酯-共聚-3-羟基己酸酯）。

所述纳米TiO2是锐钛型，其粒径为0.01-0.1μm。

本发明的另一个发明目的是提供一种含有上述生物降解母料的生物降解BOPP薄膜，所述薄膜包括上表层、芯层和下表层，所述上、下表层的厚度均为0.8-1.2μm、芯层的厚度为8.4-22.6μm；

所述上表层、下表层均是由下述组份按重量百分比组成：生物降解母料1-1.2%、抗粘连剂3-3.5%、余量为聚丙烯；

所述芯层是由下述组份按重量百分比组成：生物降解母料1-1.2%、抗静电剂1-2%、余量为聚丙烯。

本发明中抗粘连剂、抗静电剂均为薄膜中常用的，如抗静电剂有单硬酸甘油脂、N，N-二羟乙基十八胺、脂肪醇聚醚酰胺或均聚聚丙烯混炼物；抗粘连剂常用的有合成SiO₂、有机硅及高岭土等。

本发明的原理是：由于大都数塑料制品是以石油中提炼出来的人造聚合物，这些聚合物分子巨大（约25000摩尔质量），抑制了自然界中微生物将其当成碳源生物消耗的能力。因此，要想使人造聚合物的高分子被微生物降解，必须先将高分子的分子量降低到自然界中生物降解的高分子水平，即其分子量为5000-10000摩尔质量。其方法是先通过诺里什反应（Norrish reaction）跟某些预氧化剂中的金属离子进行接触反应来实现的，现在市面上许多产品都是用金属盐作为预降解离子的原料，这些游离基的过氧化反应可以总结如下:

　　这个过程通过游离基和金属离子的再生不断重复而降解，使聚合物分子量变小，并且随着分子量的降低，聚合物开始变脆并且易碎。当聚合物的分子量降至10000摩尔质量以下，其就很容易被自然界的微生物如细菌和真菌侵蚀了。而此时如果能够提供一种适合微生物滋长的物质成分（如天然植物纤维素），则降解的第二步即微生物的“吞噬--消化--转化”过程就开始了，直到最后完全转化成二氧化碳和水。

所以，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的BOPP薄膜可彻底降解，薄膜开始降级时间受生物降解母料添加量和自然条件共同影响，也就是说在产品被丢弃并暴露于紫外线或热源之前，氧化破裂反应不会明显发生。只有含有生物降解段所需的生物降解促进物时，才有助于微生物的滋长，从而加速薄膜制品在氧化破裂后最终被生物分解，完全转化为水合二氧化碳。通常这个阶段的降解时间为6个月到1年。

2、本发明的BOPP薄膜的拉伸强度、透明度等性能均较优；且其安全可靠，可与食品直接接触。

3、本发明采用低分子量的原料制备成生物降解母料，使最终制成的BOPP薄膜的分子量相对较小，有利于其降解。

4、由于生物降解母料中含有铈、钴金属离子，在薄膜降解过程中，这些金属离子与薄膜中大分子进行接触反应，通过游离基和金属离子的再生不断重复而降解，使聚合物分子量变小，并且随着分子量的降低，聚合物开始变脆并且易碎。

5、本发明的生物降解母料中天然植物纤维素能够适合微生物滋长，有利于促进薄膜降解转化成二氧化碳和水。

6、本发明的BOPP薄膜比淀粉降解薄膜降解性能优，由于淀粉降解薄膜不能完全降解，只能降解成碎片和粉末；更比聚乳酸等生物降解原料制成的薄膜的原料与加工成本低且薄膜强度、透光性好。

具体实施方式

以下所述的实施方案，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制。凡是依据本发明的技术和方法实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术和方法方案的范围内。

下面实施例中均为质量百分比。

实施例1

降解母料的原料配比：

C16-20脂肪酸铈盐    0.08%

C16-20脂肪酸钴盐    0.03%

纳米TiO2            0.1%

多羟基链烷酸酯       2%

天然植物纤维素      30%

聚丙烯              62%。

母料制作过程：将C16-20脂肪酸铈盐和C16-20脂肪酸钴盐在聚合时添加，聚合后的聚丙烯粒子和纳米TiO2、天然植物纤维素进行混炼后，熔融挤出，切粒制成母料。

生物降解BOPP薄膜是由上表层、芯层和下表层构成，其中上、下表层的厚度均为1μm、芯层的厚度为18μm；上表层、下表层均是由上述制成的生物降解母料1%、抗粘连剂3%、余量为聚丙烯混合组成；芯层是由上述制成的生物降解母料1%、抗静电剂1%、余量为聚丙烯。

该薄膜的制作过程：

a、芯层原料由均聚聚丙烯、生物降解母料、抗静电母料经过配比和干燥送到主挤出机中加热成熔融状态挤出；上、下表层由均聚聚丙烯、生物降解母料、抗粘连母料经过配比分别在两台辅助挤出机中熔融挤出，上述三个熔体在三层结构模头中汇合挤出，模头温度为250℃；

b、上述熔体从模头挤出后，用压缩空气贴附到15℃激冷辊上急冷形成铸片；

c、铸片抗静电层经过130℃～140℃预热,热封层经过120～125℃预热，并在110℃～120℃下纵向延伸，延伸倍率在5.2～5.5；

d、在纵拉后薄膜进行横拉，在横向拉伸前以182℃～167℃进行预热，在158～160℃下进行拉伸，160℃～165℃热定型，拉伸倍率为8.0～9.0；

e、薄膜经过冷却进入牵引系统展平进行电晕处理和收卷；

f、经过时效处理后，分切、包装制成成品。

 

实施例2

生物降解母料的原料配比：

C16-20脂肪酸铈盐    0.085%

C16-20脂肪酸钴盐    0.04%

纳米TiO2            0.12%

多羟基链烷酸酯       2.5%

天然植物纤维素      33%

聚丙烯              65%。

生物降解BOPP薄膜是由上表层、芯层和下表层构成，其中上、下表层的厚度均为0.8μm、芯层的厚度为84μm；上表层、下表层均是由上述制成的生物降解母料1.2%、抗粘连剂3.5%、余量为聚丙烯混合组成；芯层是由上述制成的生物降解母料1.2%、抗静电剂2%、余量为聚丙烯。

生物降解母料和生物降解BOPP薄膜的制作方法均同实施例1。

实施例3

生物降解母料的原料配比：

C16-20脂肪酸铈盐   0.09%

C16-20脂肪酸钴盐   0.045%

纳米TiO2           0.15%

多羟基链烷酸酯      3%

天然植物纤维素      35%

聚丙烯              68%。

生物降解BOPP薄膜是由上表层、芯层和下表层构成，其中上、下表层的厚度均为1.2μm、芯层的厚度为22.6μm；上表层、下表层均是由上述制成的生物降解母料1%、抗粘连剂3.5%、余量为聚丙烯混合组成；芯层是由上述制成的生物降解母料1%、抗静电剂2%、余量为聚丙烯。

生物降解母料和生物降解BOPP薄膜的制作方法均同实施例1。